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为了迎合节能减排的需求,电动汽车适时兴起,各种储能设备百花齐放:锂电、铁电、法拉电容、飞轮...一个个摩拳擦掌,誓比高低,让人眼花缭乱。其中最吸引眼球的要数法拉电容了。法拉电容以其高容量、小体积、大脉冲放电的优点,吸引了不少眼球,在储电领域赢得了一些市场。
法拉电容的比能量究竟有多大?是否可以真的代替电池呢?目前,还没有看到过关于法拉电容的能量密度极限方面的报道,也许是本人孤陋寡闻吧。为了弄明白这件事,作了一个计算,试图了解法拉电容的能量极限。
目前介电常数最高的材料是一种陶瓷材料,相对介电常数30000,绝缘强度40KV/mm。
由于是寻找极限,因此先假设我们的工艺进步了,能进行纳米加工,把介质和金属铝箔做到一个分子的厚度(约1nm),二者的密度相近,一公斤铝箔可做可延展至300000平方米面积,敷起来作为电极,这样的材料N层复合起来,有2N-1个相对面,简便起见,我们按2倍计算,可知每层复合材料的静电容为160000000法拉,但极限电压只有40mV,为安全起见,额定工作电压可取30mV,储能多少呢?
0.5*160000000*0.03*0.03=72000(焦尔),合10WH/Kg.
10WH/公斤!这就是“纳米工艺”下的法拉电容的比能量极限!!!
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